岩石细观结构量化试验研究

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1、万方数据第26卷第7期岩石力学与工程学报V01．26No．72007年7月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJuly，2007岩石细观结构量化试验研究朱珍德1，渠文平2，蒋志坚1(1．河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098；2．中国有色金属工业公司昆明勘察设计研究院，云南昆明650051)摘要：岩石是一种多尺度材料，以往的研究大多是在宏观尺度下进行的，由于岩石在外部荷载作用下的断裂乃至破坏是由于处于细观尺度的微裂隙的增长和贯通引起的，所以对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析，对于了解和研

2、究岩石的力学性质有一定的意义。首先，基于损伤理论建立一套岩石细观量化试验方法，利用扫描电镜对四川锦屏大理岩进行观测，得到大量岩石细观结构图片。基于数字图像处理理论，利用区域生长算法对图片进行处理，并编制相关程序实现图像增强和图像分割，从分割后的二值化图像中提取微裂隙的长度、方位角、宽度、面积和周长等细观信息。然后，利用统计学理论对获取到的微裂隙细观信息进行统计分析，得到各参数的统计规律，进一步利用MonteCarlo理论模拟岩石细观结构体积表征单元。最后，依据几何损伤理论得到岩石细观结构体积表征单元的初始损伤张量，将其引入到GSwoboda的

3、损伤理论中，模拟得到单轴压缩试验和常规三轴压缩试验的应力一应变关系，并与实际试验的结果进行比较。结果显示可以较准确模拟2种力学状态下的应力一应变关系。关t词t岩石力学；大理岩；岩石细观结构；量化；扫描电镜；图像处理：损伤中圈分类号：Tu452文I嘲示识码：A文章编号：1000—6915(2007)07—1313—12QUANTITATIVETESTSTUDYoNMESOSTRUCTUREOFROCKZHUZhendel，QUWenpin92，J队NGZhijianl(1．InstituteofGeotechnicalEngineering，H

4、ohaiUniversity，Nanjing，Jiangsu210098，China2．KunmingInvestigationandDesignInstitute，ChinaNationalⅣD咖rrousMetalsIndustryCorporation，Kunming，Yunnan650051，China)Abstract：RockiSamultiscalematerial，andinthepast，theresearchofrockinmacroscopicscaleismuchmorethanthatinmesoscale．Butt

5、hedamageandfailureofrockunderloadingarecausedbythepropagationandcoalescentofcracksatmesoscale，SOitishelpfultounderstandthemechanicalbehavioursofrockbyquantitativelyinvestigatingonmesostructureofrocks．Thequantitativetestonmesostructureofrockisdesignedbasedondamagemechanics．A

6、greatdealofmesostructuralimagesofJinpingmarbleinSichuanProvincehavebeenobtainedbymeansofscanningelectronmicroscopy(SEM)．Themesostructuralimagesofmarbleareprocessedbyregionalgrowingtheorybasedonimageprocessingtechnique．Accordingtostereologytheory，theprogramiscompiledbyMATLAB

7、toenhancethedetailsofimagesandexecutetheimagesegmentation．Themesostructuralinformationofrockmicrocrackssuchaslength，angle，width，area，perimeter，etc．areobtainedfrombinaryimagesaftersegmentation．Then，themesostructuralinformationofmicrocracksisanalyzedbystatisticaltheoryandthed

8、istributionregularitiesofmicrocrackparametersareproposed．Basedonthestatisticairegu